git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - tools/crypto_bench.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2013 Nicolas George
   3  *
   4  * This file is part of FFmpeg.
   5  *
   6  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
   8  * as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
  17  * along with FFmpeg; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  18  * 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  19  */
  20
  21 /* Optional external libraries; can be enabled using:
  22  * make VERSUS=crypto+gcrypt+tomcrypt tools/crypto_bench */
  23 #define USE_crypto           0x01    /* OpenSSL's libcrypto */
  24 #define USE_gcrypt           0x02    /* GnuTLS's libgcrypt */
  25 #define USE_tomcrypt         0x04    /* LibTomCrypt */
  26
  27 #include <stdlib.h>
  28 #include <math.h>
  29
  30 #include "libavutil/avutil.h"
  31 #include "libavutil/avstring.h"
  32 #include "libavutil/crc.h"
  33 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  34 #include "libavutil/timer.h"
  35
  36 #ifndef AV_READ_TIME
  37 #define AV_READ_TIME(x) 0
  38 #endif
  39
  40 #if HAVE_UNISTD_H
  41 #include <unistd.h> /* for getopt */
  42 #endif
  43 #if !HAVE_GETOPT
  44 #include "compat/getopt.c"
  45 #endif
  46
  47 #define MAX_INPUT_SIZE 1048576
  48 #define MAX_OUTPUT_SIZE 128
  49
  50 static const char *enabled_libs;
  51 static const char *enabled_algos;
  52 static unsigned specified_runs;
  53
  54 static const uint8_t *hardcoded_key = "FFmpeg is the best program ever.";
  55
  56 static void fatal_error(const char *tag)
  57 {
  58     av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Fatal error: %s\n", tag);
  59     exit(1);
  60 }
  61
  62 struct hash_impl {
  63     const char *lib;
  64     const char *name;
  65     void (*run)(uint8_t *output, const uint8_t *input, unsigned size);
  66     const char *output;
  67 };
  68
  69 /***************************************************************************
  70  * lavu: libavutil
  71  ***************************************************************************/
  72
  73 #include "libavutil/md5.h"
  74 #include "libavutil/sha.h"
  75 #include "libavutil/sha512.h"
  76 #include "libavutil/ripemd.h"
  77 #include "libavutil/aes.h"
  78 #include "libavutil/blowfish.h"
  79 #include "libavutil/camellia.h"
  80 #include "libavutil/cast5.h"
  81 #include "libavutil/twofish.h"
  82 #include "libavutil/rc4.h"
  83
  84 #define IMPL_USE_lavu IMPL_USE
  85
  86 static void run_lavu_md5(uint8_t *output,
  87                          const uint8_t *input, unsigned size)
  88 {
  89     av_md5_sum(output, input, size);
  90 }
  91
  92 #define DEFINE_LAVU_MD(suffix, type, namespace, hsize)                       \
  93 static void run_lavu_ ## suffix(uint8_t *output,                             \
  94                                 const uint8_t *input, unsigned size)         \
  95 {                                                                            \
  96     static struct type *h;                                                   \
  97     if (!h && !(h = av_ ## namespace ## _alloc()))                           \
  98         fatal_error("out of memory");                                        \
  99     av_ ## namespace ## _init(h, hsize);                                     \
 100     av_ ## namespace ## _update(h, input, size);                             \
 101     av_ ## namespace ## _final(h, output);                                   \
 102 }
 103
 104 DEFINE_LAVU_MD(sha1,      AVSHA,    sha, 160);
 105 DEFINE_LAVU_MD(sha256,    AVSHA,    sha, 256);
 106 DEFINE_LAVU_MD(sha512,    AVSHA512, sha512, 512);
 107 DEFINE_LAVU_MD(ripemd160, AVRIPEMD, ripemd, 160);
 108
 109 static void run_lavu_aes128(uint8_t *output,
 110                             const uint8_t *input, unsigned size)
 111 {
 112     static struct AVAES *aes;
 113     if (!aes && !(aes = av_aes_alloc()))
 114         fatal_error("out of memory");
 115     av_aes_init(aes, hardcoded_key, 128, 0);
 116     av_aes_crypt(aes, output, input, size >> 4, NULL, 0);
 117 }
 118
 119 static void run_lavu_blowfish(uint8_t *output,
 120                               const uint8_t *input, unsigned size)
 121 {
 122     static struct AVBlowfish *blowfish;
 123     if (!blowfish && !(blowfish = av_blowfish_alloc()))
 124         fatal_error("out of memory");
 125     av_blowfish_init(blowfish, hardcoded_key, 16);
 126     av_blowfish_crypt(blowfish, output, input, size >> 3, NULL, 0);
 127 }
 128
 129 static void run_lavu_camellia(uint8_t *output,
 130                               const uint8_t *input, unsigned size)
 131 {
 132     static struct AVCAMELLIA *camellia;
 133     if (!camellia && !(camellia = av_camellia_alloc()))
 134         fatal_error("out of memory");
 135     av_camellia_init(camellia, hardcoded_key, 128);
 136     av_camellia_crypt(camellia, output, input, size >> 4, NULL, 0);
 137 }
 138
 139 static void run_lavu_cast128(uint8_t *output,
 140                              const uint8_t *input, unsigned size)
 141 {
 142     static struct AVCAST5 *cast;
 143     if (!cast && !(cast = av_cast5_alloc()))
 144         fatal_error("out of memory");
 145     av_cast5_init(cast, hardcoded_key, 128);
 146     av_cast5_crypt(cast, output, input, size >> 3, 0);
 147 }
 148
 149 static void run_lavu_twofish(uint8_t *output,
 150                               const uint8_t *input, unsigned size)
 151 {
 152     static struct AVTWOFISH *twofish;
 153     if (!twofish && !(twofish = av_twofish_alloc()))
 154         fatal_error("out of memory");
 155     av_twofish_init(twofish, hardcoded_key, 128);
 156     av_twofish_crypt(twofish, output, input, size >> 4, NULL, 0);
 157 }
 158
 159 static void run_lavu_rc4(uint8_t *output,
 160                               const uint8_t *input, unsigned size)
 161 {
 162     static struct AVRC4 *rc4;
 163     if (!rc4 && !(rc4 = av_rc4_alloc()))
 164         fatal_error("out of memory");
 165     av_rc4_init(rc4, hardcoded_key, 128, 0);
 166     av_rc4_crypt(rc4, output, input, size, NULL, 0);
 167 }
 168
 169 /***************************************************************************
 170  * crypto: OpenSSL's libcrypto
 171  ***************************************************************************/
 172
 173 #if (USE_EXT_LIBS) & USE_crypto
 174
 175 #include <openssl/md5.h>
 176 #include <openssl/sha.h>
 177 #include <openssl/ripemd.h>
 178 #include <openssl/aes.h>
 179 #include <openssl/blowfish.h>
 180 #include <openssl/camellia.h>
 181 #include <openssl/cast.h>
 182 #include <openssl/rc4.h>
 183
 184 #define DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(suffix, function)                              \
 185 static void run_crypto_ ## suffix(uint8_t *output,                           \
 186                                   const uint8_t *input, unsigned size)       \
 187 {                                                                            \
 188     function(input, size, output);                                           \
 189 }
 190
 191 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(md5,       MD5)
 192 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(sha1,      SHA1)
 193 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(sha256,    SHA256)
 194 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(sha512,    SHA512)
 195 DEFINE_CRYPTO_WRAPPER(ripemd160, RIPEMD160)
 196
 197 static void run_crypto_aes128(uint8_t *output,
 198                               const uint8_t *input, unsigned size)
 199 {
 200     AES_KEY aes;
 201     unsigned i;
 202
 203     AES_set_encrypt_key(hardcoded_key, 128, &aes);
 204     size -= 15;
 205     for (i = 0; i < size; i += 16)
 206         AES_encrypt(input + i, output + i, &aes);
 207 }
 208
 209 static void run_crypto_blowfish(uint8_t *output,
 210                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 211 {
 212     BF_KEY blowfish;
 213     unsigned i;
 214
 215     BF_set_key(&blowfish, 16, hardcoded_key);
 216     for (i = 0; i < size; i += 8)
 217         BF_ecb_encrypt(input + i, output + i, &blowfish, 1);
 218 }
 219
 220 static void run_crypto_camellia(uint8_t *output,
 221                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 222 {
 223     CAMELLIA_KEY camellia;
 224     unsigned i;
 225
 226     Camellia_set_key(hardcoded_key, 128, &camellia);
 227     size -= 15;
 228     for (i = 0; i < size; i += 16)
 229         Camellia_ecb_encrypt(input + i, output + i, &camellia, 1);
 230 }
 231
 232 static void run_crypto_cast128(uint8_t *output,
 233                                const uint8_t *input, unsigned size)
 234 {
 235     CAST_KEY cast;
 236     unsigned i;
 237
 238     CAST_set_key(&cast, 16, hardcoded_key);
 239     for (i = 0; i < size; i += 8)
 240         CAST_ecb_encrypt(input + i, output + i, &cast, 1);
 241 }
 242
 243 static void run_crypto_rc4(uint8_t *output,
 244                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 245 {
 246     RC4_KEY rc4;
 247
 248     RC4_set_key(&rc4, 16, hardcoded_key);
 249     RC4(&rc4, size, input, output);
 250 }
 251
 252 #define IMPL_USE_crypto(...) IMPL_USE(__VA_ARGS__)
 253 #else
 254 #define IMPL_USE_crypto(...) /* ignore */
 255 #endif
 256
 257 /***************************************************************************
 258  * gcrypt: GnuTLS's libgcrypt
 259  ***************************************************************************/
 260
 261 #if (USE_EXT_LIBS) & USE_gcrypt
 262
 263 #include <gcrypt.h>
 264
 265 #define DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(suffix, algo)                                  \
 266 static void run_gcrypt_ ## suffix(uint8_t *output,                           \
 267                                   const uint8_t *input, unsigned size)       \
 268 {                                                                            \
 269     gcry_md_hash_buffer(GCRY_MD_ ## algo, output, input, size);              \
 270 }
 271
 272 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(md5,       MD5)
 273 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(sha1,      SHA1)
 274 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(sha256,    SHA256)
 275 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(sha512,    SHA512)
 276 DEFINE_GCRYPT_WRAPPER(ripemd160, RMD160)
 277
 278 static void run_gcrypt_aes128(uint8_t *output,
 279                               const uint8_t *input, unsigned size)
 280 {
 281     static gcry_cipher_hd_t aes;
 282     if (!aes)
 283         gcry_cipher_open(&aes, GCRY_CIPHER_AES128, GCRY_CIPHER_MODE_ECB, 0);
 284     gcry_cipher_setkey(aes, hardcoded_key, 16);
 285     gcry_cipher_encrypt(aes, output, size, input, size);
 286 }
 287
 288 static void run_gcrypt_blowfish(uint8_t *output,
 289                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 290 {
 291     static gcry_cipher_hd_t blowfish;
 292     if (!blowfish)
 293         gcry_cipher_open(&blowfish, GCRY_CIPHER_BLOWFISH, GCRY_CIPHER_MODE_ECB, 0);
 294     gcry_cipher_setkey(blowfish, hardcoded_key, 16);
 295     gcry_cipher_encrypt(blowfish, output, size, input, size);
 296 }
 297
 298 static void run_gcrypt_camellia(uint8_t *output,
 299                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 300 {
 301     static gcry_cipher_hd_t camellia;
 302     if (!camellia)
 303         gcry_cipher_open(&camellia, GCRY_CIPHER_CAMELLIA128, GCRY_CIPHER_MODE_ECB, 0);
 304     gcry_cipher_setkey(camellia, hardcoded_key, 16);
 305     gcry_cipher_encrypt(camellia, output, size, input, size);
 306 }
 307
 308 static void run_gcrypt_cast128(uint8_t *output,
 309                               const uint8_t *input, unsigned size)
 310 {
 311     static gcry_cipher_hd_t cast;
 312     if (!cast)
 313         gcry_cipher_open(&cast, GCRY_CIPHER_CAST5, GCRY_CIPHER_MODE_ECB, 0);
 314     gcry_cipher_setkey(cast, hardcoded_key, 16);
 315     gcry_cipher_encrypt(cast, output, size, input, size);
 316 }
 317
 318 static void run_gcrypt_twofish(uint8_t *output,
 319                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 320 {
 321     static gcry_cipher_hd_t twofish;
 322     if (!twofish)
 323         gcry_cipher_open(&twofish, GCRY_CIPHER_TWOFISH128, GCRY_CIPHER_MODE_ECB, 0);
 324     gcry_cipher_setkey(twofish, hardcoded_key, 16);
 325     gcry_cipher_encrypt(twofish, output, size, input, size);
 326 }
 327
 328 #define IMPL_USE_gcrypt(...) IMPL_USE(__VA_ARGS__)
 329 #else
 330 #define IMPL_USE_gcrypt(...) /* ignore */
 331 #endif
 332
 333 /***************************************************************************
 334  * tomcrypt: LibTomCrypt
 335  ***************************************************************************/
 336
 337 #if (USE_EXT_LIBS) & USE_tomcrypt
 338
 339 #include <tomcrypt.h>
 340
 341 #define DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(suffix, namespace, algo)                     \
 342 static void run_tomcrypt_ ## suffix(uint8_t *output,                         \
 343                                     const uint8_t *input, unsigned size)     \
 344 {                                                                            \
 345     hash_state md;                                                           \
 346     namespace ## _init(&md);                                                 \
 347     namespace ## _process(&md, input, size);                                 \
 348     namespace ## _done(&md, output);                                         \
 349 }
 350
 351 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(md5,       md5,    MD5)
 352 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(sha1,      sha1,   SHA1)
 353 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(sha256,    sha256, SHA256)
 354 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(sha512,    sha512, SHA512)
 355 DEFINE_TOMCRYPT_WRAPPER(ripemd160, rmd160, RIPEMD160)
 356
 357 static void run_tomcrypt_aes128(uint8_t *output,
 358                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 359 {
 360     symmetric_key aes;
 361     unsigned i;
 362
 363     aes_setup(hardcoded_key, 16, 0, &aes);
 364     size -= 15;
 365     for (i = 0; i < size; i += 16)
 366         aes_ecb_encrypt(input + i, output + i, &aes);
 367 }
 368
 369 static void run_tomcrypt_blowfish(uint8_t *output,
 370                                   const uint8_t *input, unsigned size)
 371 {
 372     symmetric_key blowfish;
 373     unsigned i;
 374
 375     blowfish_setup(hardcoded_key, 16, 0, &blowfish);
 376     for (i = 0; i < size; i += 8)
 377         blowfish_ecb_encrypt(input + i, output + i, &blowfish);
 378 }
 379
 380 static void run_tomcrypt_camellia(uint8_t *output,
 381                                   const uint8_t *input, unsigned size)
 382 {
 383     symmetric_key camellia;
 384     unsigned i;
 385
 386     camellia_setup(hardcoded_key, 16, 0, &camellia);
 387     size -= 15;
 388     for (i = 0; i < size; i += 16)
 389         camellia_ecb_encrypt(input + i, output + i, &camellia);
 390 }
 391
 392 static void run_tomcrypt_cast128(uint8_t *output,
 393                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 394 {
 395     symmetric_key cast;
 396     unsigned i;
 397
 398     cast5_setup(hardcoded_key, 16, 0, &cast);
 399     for (i = 0; i < size; i += 8)
 400         cast5_ecb_encrypt(input + i, output + i, &cast);
 401 }
 402
 403 static void run_tomcrypt_twofish(uint8_t *output,
 404                                 const uint8_t *input, unsigned size)
 405 {
 406     symmetric_key twofish;
 407     unsigned i;
 408
 409     twofish_setup(hardcoded_key, 16, 0, &twofish);
 410     size -= 15;
 411     for (i = 0; i < size; i += 16)
 412         twofish_ecb_encrypt(input + i, output + i, &twofish);
 413 }
 414
 415
 416 #define IMPL_USE_tomcrypt(...) IMPL_USE(__VA_ARGS__)
 417 #else
 418 #define IMPL_USE_tomcrypt(...) /* ignore */
 419 #endif
 420
 421 /***************************************************************************
 422  * Driver code
 423  ***************************************************************************/
 424
 425 static unsigned crc32(const uint8_t *data, unsigned size)
 426 {
 427     return av_crc(av_crc_get_table(AV_CRC_32_IEEE), 0, data, size);
 428 }
 429
 430 static void run_implementation(const uint8_t *input, uint8_t *output,
 431                                struct hash_impl *impl, unsigned size)
 432 {
 433     uint64_t t0, t1;
 434     unsigned nruns = specified_runs ? specified_runs : (1 << 30) / size;
 435     unsigned outlen = 0, outcrc = 0;
 436     unsigned i, j, val;
 437     double mtime, ttime = 0, ttime2 = 0, stime;
 438     uint8_t outref[MAX_OUTPUT_SIZE];
 439
 440     if (enabled_libs  && !av_stristr(enabled_libs,  impl->lib) ||
 441         enabled_algos && !av_stristr(enabled_algos, impl->name))
 442         return;
 443     if (!sscanf(impl->output, "crc:%x", &outcrc)) {
 444         outlen = strlen(impl->output) / 2;
 445         for (i = 0; i < outlen; i++) {
 446             sscanf(impl->output + i * 2, "%02x", &val);
 447             outref[i] = val;
 448         }
 449     }
 450     for (i = 0; i < 8; i++) /* heat caches */
 451         impl->run(output, input, size);
 452     for (i = 0; i < nruns; i++) {
 453         memset(output, 0, size); /* avoid leftovers from previous runs */
 454         t0 = AV_READ_TIME();
 455         impl->run(output, input, size);
 456         t1 = AV_READ_TIME();
 457         if (outlen ? memcmp(output, outref, outlen) :
 458                      crc32(output, size) != outcrc) {
 459             fprintf(stderr, "Expected: ");
 460             if (outlen)
 461                 for (j = 0; j < outlen; j++)
 462                     fprintf(stderr, "%02x", output[j]);
 463             else
 464                 fprintf(stderr, "%08x", crc32(output, size));
 465             fprintf(stderr, "\n");
 466             fatal_error("output mismatch");
 467         }
 468         mtime = (double)(t1 - t0) / size;
 469         ttime  += mtime;
 470         ttime2 += mtime * mtime;
 471     }
 472
 473     ttime  /= nruns;
 474     ttime2 /= nruns;
 475     stime = sqrt(ttime2 - ttime * ttime);
 476     printf("%-10s %-12s size: %7d  runs: %6d  time: %8.3f +- %.3f\n",
 477            impl->lib, impl->name, size, nruns, ttime, stime);
 478     fflush(stdout);
 479 }
 480
 481 #define IMPL_USE(lib, name, symbol, output) \
 482     { #lib, name, run_ ## lib ## _ ## symbol, output },
 483 #define IMPL(lib, ...) IMPL_USE_ ## lib(lib, __VA_ARGS__)
 484 #define IMPL_ALL(...) \
 485     IMPL(lavu,       __VA_ARGS__) \
 486     IMPL(crypto,     __VA_ARGS__) \
 487     IMPL(gcrypt,     __VA_ARGS__) \
 488     IMPL(tomcrypt,   __VA_ARGS__)
 489
 490 struct hash_impl implementations[] = {
 491     IMPL_ALL("MD5",        md5,       "aa26ff5b895356bcffd9292ba9f89e66")
 492     IMPL_ALL("SHA-1",      sha1,      "1fd8bd1fa02f5b0fe916b0d71750726b096c5744")
 493     IMPL_ALL("SHA-256",    sha256,    "14028ac673b3087e51a1d407fbf0df4deeec8f217119e13b07bf2138f93db8c5")
 494     IMPL_ALL("SHA-512",    sha512,    "3afdd44a80d99af15c87bd724cb717243193767835ce866dd5d58c02d674bb57"
 495                                       "7c25b9e118c200a189fcd5a01ef106a4e200061f3e97dbf50ba065745fd46bef")
 496     IMPL_ALL("RIPEMD-160", ripemd160, "62a5321e4fc8784903bb43ab7752c75f8b25af00")
 497     IMPL_ALL("AES-128",    aes128,    "crc:ff6bc888")
 498     IMPL_ALL("CAMELLIA",   camellia,  "crc:7abb59a7")
 499     IMPL_ALL("CAST-128",   cast128,   "crc:456aa584")
 500     IMPL_ALL("BLOWFISH",   blowfish,  "crc:33e8aa74")
 501     IMPL(lavu,     "TWOFISH", twofish, "crc:9edbd5c1")
 502     IMPL(gcrypt,   "TWOFISH", twofish, "crc:9edbd5c1")
 503     IMPL(tomcrypt, "TWOFISH", twofish, "crc:9edbd5c1")
 504     IMPL(lavu,     "RC4",     rc4,     "crc:538d37b2")
 505     IMPL(crypto,   "RC4",     rc4,     "crc:538d37b2")
 506 };
 507
 508 int main(int argc, char **argv)
 509 {
 510     uint8_t *input = av_malloc(MAX_INPUT_SIZE * 2);
 511     uint8_t *output = input + MAX_INPUT_SIZE;
 512     unsigned i, impl, size;
 513     int opt;
 514
 515     while ((opt = getopt(argc, argv, "hl:a:r:")) != -1) {
 516         switch (opt) {
 517         case 'l':
 518             enabled_libs = optarg;
 519             break;
 520         case 'a':
 521             enabled_algos = optarg;
 522             break;
 523         case 'r':
 524             specified_runs = strtol(optarg, NULL, 0);
 525             break;
 526         case 'h':
 527         default:
 528             fprintf(stderr, "Usage: %s [-l libs] [-a algos] [-r runs]\n",
 529                     argv[0]);
 530             if ((USE_EXT_LIBS)) {
 531                 char buf[1024];
 532                 snprintf(buf, sizeof(buf), "%s%s%s",
 533                          ((USE_EXT_LIBS) & USE_crypto)   ? "+crypto"   : "",
 534                          ((USE_EXT_LIBS) & USE_gcrypt)   ? "+gcrypt"   : "",
 535                          ((USE_EXT_LIBS) & USE_tomcrypt) ? "+tomcrypt" : "");
 536                 fprintf(stderr, "Built with the following external libraries:\n"
 537                         "make VERSUS=%s\n", buf + 1);
 538             } else {
 539                 fprintf(stderr, "Built without external libraries; use\n"
 540                         "make VERSUS=crypto+gcrypt+tomcrypt tools/crypto_bench\n"
 541                         "to enable them.\n");
 542             }
 543             exit(opt != 'h');
 544         }
 545     }
 546
 547     if (!input)
 548         fatal_error("out of memory");
 549     for (i = 0; i < MAX_INPUT_SIZE; i += 4)
 550         AV_WB32(input + i, i);
 551
 552     size = MAX_INPUT_SIZE;
 553     for (impl = 0; impl < FF_ARRAY_ELEMS(implementations); impl++)
 554         run_implementation(input, output, &implementations[impl], size);
 555
 556     av_free(input);
 557
 558     return 0;
 559 }